(57)【要約】【課題】コストの大幅な上昇を招くことなく、スループット及び露光精度を向上させることができる露光装置及び方法、露光用マスク、並びにデバイス製造方法を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、被露光体としてのウェハＷに転写すべきパターンを有する回転可能なレチクルＲと、ウェハＷを保持してＸＹ面内で移動可能なウェハステージＷＳＴとを備えている。レチクルＲは、例えば円筒形状又は円柱形状等の筒形状であり、その周上にウェハＷに転写すべきパターンが形成されている。照明光学系ＩＬＳによってレチクルＲ上の異なる照明領域にそれぞれ露光光ＥＬを照射し、照明領域の各々を介した露光光を投影光学系ＰＬでウェハＷ上に導くことにより、ウェハＷ上には異なるパターンが同時に二重露光される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１露光光と第２露光光とで被露光体を多重露光する露光装置において、
前記被露光体に転写すべきパターンが形成されたマスク上の第１領域に前記第１露光光を照射するとともに、前記マスク上で前記第１領域と異なる第２領域に第２露光光を照射する照明光学系と、
前記マスク上の前記第１領域を介した第１露光光と、前記第２領域を介した第２露光光とを前記被露光体へ導く投影光学系と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記マスク上には互いに異なる第１マスクパターンと第２マスクパターンとが形成されており、
前記照明光学系は、前記第１領域を前記第１マスクパターンが形成された領域中に形成し、前記第２領域を前記第２マスクパターンが形成された領域中に形成する
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記マスク上のパターンを前記被露光体上で隣接した複数領域に連続して転写する際に、前記隣接する複数領域に前記パターンを転写する期間中は、前記被露光体の移動方向を反転することなく、前記被露光体を一定方向に移動させる被露光体駆動装置を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記被露光体と前記マスク上のパターンとを同期して移動しつつ前記パターンを前記被露光体上の隣接した複数領域に連続して転写する際に、前記隣接する複数領域に前記マスク上のパターンを転写する期間中は、前記マスク上のパターンの移動方向を反転することなく、前記パターンを一定方向に移動させるパターン駆動装置を備えることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記マスクは筒形状をなし、前記パターンが前記筒形状の側面上に形成され、
前記パターン駆動装置は、前記側面上に形成されたパターンを、前記筒形状の側面に沿う一定方向へ移動させることで前記パターンの一定方向への移動を可能とし、
前記照明光学系は、前記筒形状の側面の前記第１領域に前記第１露光光を照射するとともに、前記筒形状の側面で前記第１領域と異なる第２領域に前記第２露光光を照射する
ことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記マスクがなす筒形状は、円筒形状又は円柱形状であり、
前記パターン駆動装置は、前記円筒形状又は円柱形状のマスクをその中心軸周りに一定方向に回転させることで前記パターンの一定方向への移動を可能とすることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記パターンが可撓性のシート上に形成され、前記筒形状は前記シートの２端部を結合して形成され、
前記パターン駆動装置は、前記可撓性のシートを架橋しつつ前記シート上に形成されたパターンを一定方向へ移動させる
ことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項８】
前記照明光学系は、前記第１領域の像を前記第２領域上に結像させる光学素子を含み、
前記投影光学系は、前記第２領域の像と前記第２領域上に結像した前記第１領域の像とを前記被露光体上に結像させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記パターンは、光透過材料で形成された筒体の側面上に形成され、
前記照明光学系の光学素子は、前記筒体の内側に配置され、前記側面上の前記第１領域の像を前記側面上で前記第１領域と対向する前記側面上の第２領域上に結像させる
ことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マスク上には互いに異なる第１マスクパターンと第２マスクパターンとが形成されており、前記被露光体と前記マスク上のパターンとを同期して移動しつつ前記パターンを前記被露光体上に転写する際に、前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとが移動方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１１】
前記マスク上には互いに異なる第１マスクパターンと第２マスクパターンとが形成されており、前記被露光体と前記マスク上のパターンとを同期して移動しつつ前記パターンを前記被露光体上に転写する際に、前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとが移動方向と交差する方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１２】
前記マスクは円筒形状又は円柱形状であって、前記第２マスクパターンは前記第１マスクパターンに対して１８０°回転したパターンであり、
前記被露光体上の露光ショット列毎に前記投影光学系の倒立像と正立像の切り換えに合わせて前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとを切り換えて使用することにより、前記マスクの回転方向を反転することなしに前記被露光体の全面を露光する
ことを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記マスク上の第１領域に対応する被露光体上での第１領域の全て又は一部が、前記マスク上の前記第２領域に対応する前記被露光体上での第２露光領域と重複することを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いて基板上にパターンを露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを露光する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１６】
被露光体に転写されるパターンが形成される露光用マスクであって、
筒形状をなし、その側面上に、前記被露光体上で少なくとも一部が互いに重複するように転写される第１マスクパターンと第２マスクパターンとが一体的に形成されたことを特徴とする露光用マスク。
【請求項１７】
前記筒形状が光透過材料で形成され、前記筒形状の内部に光学素子を配置可能なスペースを有することを特徴とする請求項１６記載の露光用マスク。
【請求項１８】
前記筒形状は、円筒形状又は円柱形状であることを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の露光用マスク。
【請求項１９】
前記筒形状は、その上に前記第１、第２マスクパターンが形成された可撓性のシートの２の端部を結合して形成されることを特徴とする請求項１６又は請求項１７記載の露光用マスク。
【請求項２０】
前記被露光体と前記第１、第２マスクパターンとを同期して移動しつつ前記第１、第２マスクパターンが前記被露光体上に転写される場合に、前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとが、前記第１、第２マスクパターンの移動方向に沿って並べて配置されることを特徴とする請求項１６から請求項１９の何れか一項に記載の露光用マスク。
【請求項２１】
前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとは、前記筒形状の２つの底面を通る軸に関して対をなすことを特徴とする請求項２０記載の露光用マスク。
【請求項２２】
前記被露光体と前記第１、第２マスクパターンとを同期して移動しつつ前記第１、第２マスクパターンが前記被露光体上に転写される場合に、前記第１マスクパターンと前記第２マスクパターンとが、前記第１、第２マスクパターンの移動方向と交差する方向に沿って並べて配置されることを特徴とする請求項１６から請求項１９の何れか一項に記載の露光用マスク。
【請求項２３】
請求項１６から請求項２２の何れか一項に記載の露光用マスクを用いデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に露光転写する露光装置及び方法、露光用マスク、並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造においては、マスクやレチクル（以下、これらを総称する場合はマスクという）に形成されたパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハやガラスプレート等（以下、これらを総称する場合は基板という）に転写する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（所謂、スキャニングステッパ）が多用されている。
【０００３】
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、スキャニングステッパは、細長い矩形状（スリット状）のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを互いに同期移動（走査）させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると、走査方向と交差する方向に基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【０００４】
上記のスキャニングステッパにおいては、１つのショット領域の露光を終える度にマスクステージ及び基板ステージの走査方向が逆向きにされて順次露光処理が行われる。つまり、ショット領域毎にプラススキャンとマイナススキャンとが交互に繰り返される。このため、スキャニングステッパでは、ショット領域を露光する度にマスクステージ及び基板ステージの加減速が行われることになる。
【０００５】
ここで、露光精度を向上させるためには、加速終了後に生ずる振動が収まって両ステージが共に一定速度になって十分な同期が取れてから露光処理を開始するのが望ましい。このためには、整定時間（加速を終了してから各ステージの振動が収束して速度が一定になるまでに要する時間）をある程度確保する必要がある。しかしながら、スキャニングステッパにおいては、加減速が繰り返されるため、整定時間が長くなるとスループット（単位時間に処理することができるウェハの枚数）の低下に直結してしまう。このため、スキャニングステッパでは、露光精度及びスループットを共に向上させることは容易ではなかった。近年においては、デバイスの製造効率を向上させ、デバイスの製造コストを低減させるために基板が大面積化する傾向にあるため、ステージの加減速の回数を低減することが望まれている。
【０００６】
以下の特許文献１には、互いに異なるショット領域に転写すべき複数のパターンが形成されたレチクルを用い、パターンの配列方向にレチクルを同期移動させて一度の走査で複数のショット領域の露光を行う露光装置が開示されている。かかる露光装置では、ステージの加減速の回数をレチクルに形成されたパターンの数分の１（例えば、２つのパターンが形成されている場合には１／２）にすることができるため、ステージの加減速に起因する同期精度等の低下を減少させ、且つスループットを向上させることができる。
【０００７】
また、以下の特許文献２には、第１，第２のレチクルステージを設けて、第１のレチクルステージが走査中に第２のレチクルステージを反対方向に移動させて、第１のレチクルステージの走査終了後にウェハステージの連続移動と連動させて第２のレチクルステージを用いた露光を行う露光方法が開示されている。かかる露光方法では、ウェハ上に設定されたショット領域のうちの１列分のショット領域の露光をウェハステージの加減速なしに行うことができる。
【特許文献１】特開平１０−２８４４１１号公報
【特許文献２】特許第３５３１２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の特許文献１では、ステージの加減速の回数を低減させるためには、多くのパターンをレチクルに形成する必要がある。このため、レチクルが大面積化してレチクルの作成に要するコストが極めて大になるという問題が考えられる。また、この大面積のレチクルを用いるため、レチクルステージの大型化を招き、露光装置のコスト上昇を招くという問題も考えられる。
【０００９】
上記の特許文献２では、複数のレチクルステージを設けるとともに、各々のレチクルステージに載置するレチクルを形成する必要がある。また、各レチクルステージ上に載置されたレチクルのパターンの像をウェハ上に投影するための光学系を設ける必要がある。更に、各レチクルステージ間の同期をとるのはもちろんのこと、これらのレチクルステージとウェハステージとの同期をとる必要がある。このため、露光装置の大幅なコスト上昇を招くとともに、レチクル作成のコストも倍になるという問題が考えられる。
【００１０】
また、近年においては、微細パターンを形成するために、多重露光技術が用いられる機会が増大している。ここで、多重露光技術とは、現像処理等を行う前に複数回に亘って露光処理を行う技術である。つまり、あるマスクを用いて基板を露光した後に、現像処理等を行うことなく続けて異なるマスクを用いて基板を露光する技術である。多重露光技術では１つのレイヤを形成するために複数のマスクを用いて基板を露光する必要がある。このため、例えば２枚のマスクを用いて二重露光を行う場合には、スループットが半分程度に低下し、この結果としてデバイスの製造コストが上昇するという問題がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、コストの大幅な上昇を招くことなく、スループット及び露光精度を向上させることができる露光装置及び方法、露光用マスク、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、第１露光光（ＥＬ１）と第２露光光（ＥＬ２）とで被露光体（Ｗ）を多重露光する露光装置（ＥＸ）において、前記被露光体に転写すべきパターン（Ｐ１，Ｐ２）が形成されたマスク（Ｒ）上の第１領域（ＩＡ１）に前記第１露光光を照射するとともに、前記マスク上で前記第１領域と異なる第２領域（ＩＡ２）に第２露光光を照射する照明光学系（ＩＬＳ）と、前記マスク上の前記第１領域を介した第１露光光と、前記第２領域を介した第２露光光とを前記被露光体へ導く投影光学系（ＰＬ）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、マスク上の第１領域に第１露光光が照射されるとともに、第１領域とは異なる第２領域に第２露光光が照射され、第１領域を介した第１露光光及び第２領域を介した第２露光光が投影光学系により被露光体に導かれる。
本発明の露光方法は、上記の露光装置を用いて基板（Ｗ）上にパターンを露光することを特徴としている。
本発明の露光用マスクは、被露光体（Ｗ）に転写されるパターン（Ｐ１，Ｐ２）が形成される露光用マスク（Ｒ）であって、筒形状をなし、その側面上に、前記被露光体上で少なくとも一部が互いに重複するように転写される第１マスクパターン（Ｐ１）と第２マスクパターン（Ｐ２）とが一体的に形成されたことを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを露光する工程を含み、或いは、上記の露光用マスクを用いデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マスク上の第１領域に第１露光光を照射するとともに、第１領域とは異なる第２領域に第２露光光を照射し、第１領域を介した第１露光光及び第２領域を介した第２露光光を投影光学系により被露光体に導いており、異なるパターンを同時に被露光体に転写することができるため、スループット及び露光精度を向上させることができる。特に、マスクとして筒形状のものを用いれば、コストの大幅な上昇を招くことなく、スループット及び露光精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による露光装置及び方法、露光用マスク、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。図１に示す通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクとしてのレチクルＲを駆動するレチクル駆動機構ＲＭ、被露光体としてのウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴ、レチクルＲを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬＳ、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターン像をウェハステージＷＳＴに保持されているウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、及び露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する主制御系ＭＣを含んで構成される。
【００１６】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸式の露光装置であって、ウェハＷ上に液体Ｌｑを供給する液体供給機構ＳＷと、ウェハＷ上の液体Ｌｑを回収する液体回収機構ＣＷとを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する露光動作を行っている間において、液体供給機構ＳＷから供給した液体Ｌｑにより投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを含むウェハＷ上の一部に液浸領域ＷＲを形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部（終端部）の光学素子１とウェハＷの表面との間を液体Ｌｑで満たし、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介してレチクルＲのパターン像をウェハＷ上に投影してウェハＷを露光する。
【００１７】
図１に示す露光装置ＥＸは、レチクルＲとウェハＷとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに転写する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。詳細は後述するが、本実施形態の露光装置ＥＸで用いられるレチクルＲは回転可能であるため、ウェハＷの移動に同期するようレチクルＲの回転が制御される。尚、以下の説明においては、必要に応じて図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクルＲとウェハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向に設定している。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向に設定する。
【００１８】
露光装置ＥＸは、レチクル駆動機構ＲＭ及び投影光学系ＰＬを支持するメインコラム２を備えている。メインコラム２は、床面に水平に載置されたベースプレート３上に設置されている。メインコラム２には、内側に向けて突出する上側段部２ａ及び下側段部２ｂが形成されている。照明光学系ＩＬＳは、メインコラム２の上部に固定された支持コラム４により支持されている。照明光学系ＩＬＳは、レチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域を細長い矩形状（スリット状）に設定する可変視野絞り等を有している。
【００１９】
ここで、照明光学系ＩＬＳは、円筒形状又は円柱形状等の筒形状のレチクルＲ上の互いに異なる２つの照明領域に対して同時に露光光ＥＬを照射する。図２は、本発明の第１実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系を示す側面図である。図２に示す通り、照明光学系ＩＬＳは、露光用光源ＬＳからの露光光ＥＬを用いてレチクルＲを反射照明する反射光学系４０を備えている。また、レチクルＲを介した露光光ＥＬ（レチクルＲで反射された露光光ＥＬ）を投影光学系に導くレチクル個別光学系４１が設けられている。
【００２０】
反射光学系４０は、偏光ビームスプリッタ４２ａ、反射ミラー４２ｂ〜４２ｅ、及び補正用レンズ４３ａ，４３ｂを備えている。偏光ビームスプリッタ４２ａは、筒形状のレチクルＲの上方（＋Ｚ方向）に配置されており、反射ミラー４２ｂで下方（−Ｚ方向）に反射された露光光ＥＬをその偏光状態に応じて分岐する。例えば、ｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を透過する。尚、以下では説明の簡単のために、露光用光源ＬＳからの露光光ＥＬは偏光状態がランダムであるものとし、この露光光ＥＬは偏光ビームスプリッタ４２ａにより１対１に分岐されるとする。尚、図２に示す露光用光源ＬＳに代えて直線偏光の光を射出する２つの露光用光源を設け、互いの光の偏光状態が交差するように各々から射出される光を合波しても良いし、図３に示す通り、２つの露光用光源ＬＳを設け、互いの光の偏光状態に制約なく、２つの露光スリットを個別にウェハＷ上に投影させても良い。この場合においては偏光ビームスプリッタを使用する必要はない。図３は、本発明の第１実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系の他の例を示す側面図である。
【００２１】
反射ミラー４２ｃは偏光ビームスプリッタ４２ｃで反射された露光光ＥＬを補正用レンズ４３ａに向けて反射し、反射ミラー４２ｄ，４２ｅは偏光ビームスプリッタ４２ｃを透過した露光光ＥＬを補正用レンズ４３ｂに向けて反射する。補正用レンズ４３ａは、偏光ビームスプリッタ４２ａで反射された露光光ＥＬ（ＥＬ１）を、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ１に照射する際、円筒状のレチクルＲに対する照射位置及び照射形状を補正する。ここで、露光光ＥＬ１は、照明光学系ＩＬＳが備える可変視野絞り（図示省略）によりＸ方向に延びるスリット状にされているため、照明領域ＩＡ１の形状もＸ方向に延びるスリット状である。また、照明領域ＩＡ１のＸ方向の長さは、レチクルＲのＸ方向の長さと同程度である。
【００２２】
補正用レンズ４３ｂは、反射ミラー４２ｄ，４２ｅで反射された露光光ＥＬ（ＥＬ２）を、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ１とは異なる照明領域ＩＡ２に照射する。図２及び図３に示す例では、照明領域ＩＡ１と照明領域ＩＡ２とが円筒形状のレチクルＲの回転軸に対して４５°となるように配置されている場合を例に挙げて図示している。しかしながら、照明領域ＩＡ，ＩＡ２はレチクルＲ上において互いに重ならなければ、任意の配置とすることができる。照明領域ＩＡ２は、照明領域ＩＡ１と同様に、その形状がＸ方向に延びるスリット状であり、Ｘ方向の長さがレチクルＲのＸ方向の長さと同程度である。このように、反射光学系４０はレチクルＲ上の異なる２箇所（照明領域ＩＡ１，ＩＡ２）を反射照明する。
【００２３】
レチクル個別光学系４１は、反射ミラー４４ａ，４４ｂ、レチクル個別結像光学系４５ａ，４５ｂ、反射ミラー４６ａ，４６ｂ、偏光ビームスプリッタ４７ａ、及び反射ミラー４７ｂを備えている。反射ミラー４４ａは、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ１に照射された露光光ＥＬ１のうち、レチクルＲで反射された光を下方に反射する。レチクル個別結像光学系４５ａは、反射ミラー４４ａの下方に配置されて反射ミラー４４ａで反射されたスリット状の露光光ＥＬ１の形状及び円筒形状のレチクル面の湾曲を補正する。反射ミラー４６ａは、レチクル個別結像光学系４５ａの下方に配置されており、レチクル個別結像光学系４５ａを介した露光光ＥＬ１を＋Ｙ方向に偏向する。反射ミラー４４ｂは、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ２に照射された露光光ＥＬ２のうち、レチクルＲで反射された光を下方に反射する。レチクル個別結像光学系４５ｂは、反射ミラー４４ｂの下方に配置されて反射ミラー４４ｂで反射されたスリット状の露光光ＥＬ２の形状及び円筒形状のレチクル面の湾曲を補正する。反射ミラー４６ｂは、レチクル個別結像光学系４５ｂの下方に配置されており、レチクル個別結像光学系４５ｂを介した露光光ＥＬ２を−Ｙ方向に偏向する。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ４７ａは、投影光学系ＰＬの上方における光軸ＡＸ上であって、反射ミラー４６ａの＋Ｙ方向に配置されている。反射ミラー４７ｂは、偏光ビームスプリッタ４７ａの上方であって、反射ミラー４６ｂの−Ｙ方向に配置されている。反射ミラー４７ｂは、反射ミラー４６ｂで−Ｙ方向に反射された露光光ＥＬ２を−Ｚ方向に偏向する。偏光ビームスプリッタ４７ａは、反射ミラー４７ｂで偏向された露光光ＥＬ２を透過するとともに、反射ミラー４６ａで＋Ｙ方向に偏向された露光光ＥＬ１を−Ｚ方向に偏向する。以上のレチクル個別光学系４１によって、筒形状のレチクル面上の２つの照明領域ＩＡ１，ＩＡ２についての結像系の補正を個別に行うことができる。ここで、レチクル個別光学系４１により、投影光学系ＰＬの物体側の焦点位置とレチクルＲ上の照明領域ＩＡ１，ＩＡ２とを光学的に共役としてもよい。ここで、図２及び図３に示す通り、投影光学系ＰＬの像側の焦点位置にはウェハＷの表面が配置されている。よって、レチクルＲの照明領域ＩＡ１，ＩＡ２は、投影光学系ＰＬに関してウェハＷの表面と共役とされている。尚、本実施形態では、露光用光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備えているものとする。更に、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給される液体Ｌｑとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ない純水を用いている。
【００２５】
図４は、本発明の第１実施形態で用いられるレチクルＲを示す図である。図４（ａ）に示す通り、筒形状のレチクルＲは、中心軸ＣＸの周りで回転可能である。また、図４（ｂ）に展開して示す通り、レチクルＲの周方向に沿って複数のパターン形成領域ＰＡが設けられており、これらパターン形成領域ＰＡの各々の内部にウェハＷ上に転写すべきパターンＰ１，Ｐ２が形成されている。図４（ｂ）に示す例では、レチクルＲの周方向に沿って、パターンＰ１と、パターンＰ１とは異なるパターンＰ２とが交互に形成されている。尚、図４（ｂ）は、Ｙ軸からＺ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の時計回り）にレチクルＲの周上を内側から見た場合の展開図である。パターンＰ１，Ｐ２は、例えばクロム（Ｃｒ）等からなる金属膜を所定形状にパターニングしたものであり、その平面形状はウェハＷ上のショット領域に転写されるパターンと相似の形状である。尚、以下では、説明の簡単のために、パターンＰ１が文字「Ａ」の形状であるとし、パターンＰ２が文字「Ｂ」の形状であるとする。
【００２６】
レチクルＲの周方向に沿って異なるパターンＰ１，Ｐ２を設ける理由は、複数のパターンＰ１，Ｐ２を同時にウェハＷ上に露光転写するためである。図４（ｂ）に示す例では、レチクルＲの周方向に沿って８つのパターン形成領域ＰＡが設けられているため、１つのパターン形成領域ＰＡの周方向における一方の端部とレチクルＲの中心軸とを通ってこれらに垂直な直線と、他方の端部とレチクルＲの中心軸とを通ってこれらに垂直な直線とがなす角は４５°である。一方、前述の通り、照明領域ＩＡ１，ＩＡ２は、レチクルＲの回転軸に対して４５°となるように、レチクルＲ上に配置されている。従って、露光光ＥＬ１，ＥＬ２は互いに異なるパターン形成領域ＰＡに同時にそれぞれ照射される（異なるパターン形成領域ＰＡ中に照明領域ＩＡ１，ＩＡ２がそれぞれ形成される）ことになり、これにより異なるパターンＰ１，Ｐ２を同時にウェハＷ上に露光転写することができる。
【００２７】
また、レチクルＲの周方向に沿って異なるパターンを複数設ける第１の理由は、レチクルＲの曲率半径を大きくすることでパターンの湾曲を低減するためである。第２の理由は、レチクルＲの慣性モーメントを大きくしてレチクルＲの回転を安定させるためである。また、第３の理由は、ウェハステージＷＳＴの加減速の回数を低減するためである。つまり、ウェハＷ上に設定されるショット領域の各々を露光する度にウェハステージＷＳＴの加減速を行っていたのでは、露光精度の向上及びスループットの向上の両立を図ることが困難である。このため、一度の走査で極力多くのショット領域を露光するために、レチクルＲの周方向に沿って異なるパターンＰ１，Ｐ２を複数設けている。尚、図４（ｂ）に示す例では、図示の簡単のために、レチクルＲの周方向にパターンＰ１とパターンＰ２との組みが４組形成されている例を挙げているが、パターンＰ１，Ｐ２の組みは、ウェハＷ上に配列されたショット領域のＹ方向（走査方向）における最大数又はその約数分形成するのが望ましい。
【００２８】
レチクル駆動機構ＲＭは、メインコラム２の上側段部２ａ上に支持されており、中心軸ＣＸがＸ方向に沿うようにレチクルＲを保持するとともに、中心軸ＣＸの周りで回転可能となるようレチクルＲを保持する。このレチクル駆動機構ＲＭは、レチクルＲを一方向に一定速度で回転させることができるとともに、レチクルＲの回転方向を反転させることができ、更にはＹ軸及びＺ軸の周り（θＹ，θＺ）でレチクルＲの微動回転が可能である。また、レチクル駆動機構ＲＭは、レチクルＲを交換可能に保持している。例えば、レチクル駆動機構ＲＭのレチクルＲを保持する部分（保持部）が±Ｘ方向に移動可能に構成されており、この保持部を移動させることでレチクルＲの交換が可能である。より具体的には、レチクルＲの両端に配置される保持部の間隔を狭めることで±Ｘ方向から筒形状のレチクルＲの上底部及び下底部をそれぞれ挟持してレチクルＲを保持することができ、保持部の間隔を広げることでレチクルＲの保持が解除され、これによりレチクルＲを交換することができる。
【００２９】
また、レチクル駆動機構ＲＭには、レチクルＲの回転量を検出するロータリーエンコーダ等の回転検出装置５が設けられている。この回転検出装置５によってレチクルＲの回転量がリアルタイムで検出され、その検出結果は主制御系ＭＣに出力される。主制御系ＭＣは、回転検出装置５の検出結果に基づいてレチクルＲの回転量を制御することで、ウェハＷとレチクルＲとの同期制御を行う。
【００３０】
投影光学系ＰＬは、レチクルＲのパターン像を所定の投影倍率βでウェハＷ上に投影するものであって、ウェハＷ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）１を含む複数の光学素子が鏡筒ＰＫに支持されて構成されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４又は１／５の縮小系である。尚、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系の何れであってもよい。鏡筒ＰＫの外周部にはフランジ部ＦＬＧが設けられている。また、メインコラム２の下側段部２ｂには、防振ユニット６を介して鏡筒定盤７が支持されている。そして、投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧが鏡筒定盤７に係合することによって、投影光学系ＰＬが鏡筒定盤７に支持されている。尚、本実施形態では、投影光学系ＰＬが、レチクルＲに形成されたパターンの倒立像をウェハＷ上に投影するものであるとする。
【００３１】
投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に取り付けられている。液浸領域ＷＲの液体Ｌｑが接触する光学素子１は螢石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）で形成されている。螢石は水との親和性が高いため、光学素子１の液体接触面のほぼ全面に液体Ｌｑを密着させることができる。これにより、光学素子１とウェハＷとの間の露光光ＥＬの光路を液体Ｌｑで確実に満たすことができる。尚、光学素子１は、純水との親和性が高い石英であってもよい。また、光学素子１の液体接触面に親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌｑとの親和性をより高めるようにしてもよい。
【００３２】
光学素子１の周囲には、光学素子１を囲むようにプレート部材８が設けられている。このプレート部材８は、液浸領域ＷＲを広い範囲に亘って良好に形成するために設けられるものであり、ウェハＷと対向する面（即ち下面）は平坦面となっている。投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１の下面（液体接触面）も平坦面になっており、プレート部材８の下面と光学素子１の下面とがほぼ面一となるよう配置される。光学素子１と同様に、プレート部材８の下面にも表面処理（親液化処理）を施すことが可能である。
【００３３】
ウェハステージＷＳＴは、基板ホルダ９を介してウェハＷを吸着保持して移動可能に構成されており、その下面には複数の非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）１０が設けられている。ベースプレート３上には、防振ユニット１１を介して基板定盤１２が支持されている。エアベアリング１０は、基板定盤１２の上面（ガイド面）に対して気体（エア）を吹き出す吹出口と、ウェハステージＷＳＴ下面（軸受面）とガイド面との間の気体を吸引する吸気口とを備えており、吹出口からの気体の吹き出しによる反発力と吸気口による吸引力との釣り合いにより、ウェハステージＷＳＴ下面とガイド面との間に一定の隙間を保持する。
【００３４】
つまり、ウェハステージＷＳＴはエアベアリング１０により基板定盤（ベース部材）１２の上面（ガイド面）に対して非接触支持されており、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、即ちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。更に、基板ホルダ９は、ウェハステージＷＳＴに対してＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆動機構は主制御系ＭＣにより制御される。即ち、主制御系ＭＣは、基板ステージ駆動機構を介して基板ホルダ９を制御し、ウェハＷのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御してウェハＷの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。
【００３５】
ウェハステージＷＳＴ（基板ホルダ９）上には移動鏡１３が設けられており、移動鏡１３に対向する位置にはレーザ干渉計１４が設けられている。ウェハステージＷＳＴ上のウェハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計１４によりリアルタイムで計測され、計測結果は主制御系ＭＣに出力される。主制御系ＭＣはレーザ干渉計１４の計測結果に基づいてリニアモータを含む基板ステージ駆動機構を駆動することでウェハステージＷＳＴに支持されているウェハＷの位置決めを行う。
【００３６】
また、ウェハステージＷＳＴ（基板ホルダ９）上には、ウェハＷを囲むように補助プレート１５が設けられている。この補助プレート１５は基板ホルダ９に保持されたウェハＷの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。この補助プレート１５を設けることで、ウェハＷのエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート１５とウェハＷにより投影光学系ＰＬの下に液体Ｌｑが保持される。また、基板ホルダ９の上面における補助プレート１５の外側には、ウェハＷの外側に流出した液体Ｌｑを回収する不図示の回収装置に接続された回収口１６が設けられている。回収口１６は補助プレート１５を囲むように形成された環状の溝部であって、その内部にはスポンジ状部材や多孔質体等からなる液体吸収部材が配置されている。
【００３７】
ウェハステージＷＳＴは、Ｘガイドステージ１７によりＸ軸方向に移動自在に支持されている。ウェハステージＷＳＴは、Ｘガイドステージ１７に案内されつつＸリニアモータ１８によりＸ軸方向に所定ストロークで移動可能である。Ｘガイドステージ１７の長手方向の両端には、このＸガイドステージ１７をウェハステージＷＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ１９が設けられている。Ｙリニアモータ１９の固定子とガイド部２０の平坦部との間には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）が介在されており、Ｙリニアモータ１９の固定子はエアベアリングによりガイド部２０の平坦部に対して非接触支持される。
【００３８】
また、基板定盤１２のＸ軸方向における両側の各々には、正面視Ｌ字状に形成され、Ｘガイドステージ１７のＹ軸方向への移動を案内するガイド部２０が設けられている。ガイド部２０はベースプレート３上に支持されている。一方、Ｘガイドステージ１７の下面の長手方向の両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材２１が設けられている。ガイド部２０は被ガイド部材２１と係合し、ガイド部２０の上面（ガイド面）と被ガイド部材２１の内面とが対向するように設けられている。ガイド部２０のガイド面には非接触ベアリングである気体軸受（エアベアリング）が設けられており、Ｘガイドステージ１７はガイド面に対して非接触支持されている。
【００３９】
液体供給機構ＳＷは、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に液体Ｌｑを供給するものであって、超純水製造装置３０、温調装置３１、及び供給ノズル３２を含んで構成される。超純水製造装置３０は純度の高い超純水を製造する装置である。温調装置３１は超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定に制御する温調制御部、超純水を脱気する脱気部、温調及び脱気した超純水を収容するタンク、及び超純水を送出する加圧ポンプ等を備える。供給ノズル３２は、ウェハＷの表面に近接して配置しているとともに供給管３３を介して温調装置３１と接続されており、温調装置３１から送出される超純水を液体Ｌｑとして投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給するものである。
【００４０】
供給管３３の途中には、温調装置３１からウェハＷ上に供給される液体Ｌｑの量（単位時間当たりの液体供給量）を計測する流量計３４が設けられている。流量計３４はウェハＷ上に供給される液体Ｌｑの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＭＣに出力する。主制御系ＭＣは流量計３４のモニタ結果に応じて温調装置３１の液体供給動作を制御し、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給する単位時間当たりの液体Ｌｑの供給量を制御する。また、供給管３３のうち流量計３４と供給ノズル３２との間には、供給管３３の流路を開閉するバルブ（図示省略）が設けられている。バルブの開閉動作は主制御系ＭＣにより制御されるようになっている。
【００４１】
液体回収機構ＣＷは、液体供給機構ＳＷによって供給されたウェハＷ（又は、基板ホルダ９）上の液体Ｌｑを回収するものであって、回収ノズル３５、真空系３６、流量計３７、及び回収タンク３８等を含んで構成される。回収ノズル３５は、ウェハＷの表面に近接して配置されており、回収管３９を介して回収タンク３８と接続されている。真空系３６は真空ポンプを含んで構成されており、その動作は主制御系ＭＣに制御される。真空系３６が駆動することにより、ウェハＷ上の液体Ｌｑは回収ノズル３５を介して回収される。
【００４２】
回収ノズル３５で回収された液体Ｌｑは回収管３９を介して回収タンク３８に導かれる。回収管３９の途中には、回収された液体Ｌｑの量（単位時間当たりの液体回収量）を計測する流量計３７が設けられている。流量計３７はウェハＷ上から回収ノズル３５を介して回収された液体Ｌｑの量をモニタし、その計測結果を主制御系ＭＣに出力する。主制御系ＭＣは流量計３７のモニタ結果に応じて真空系３６の動作を制御し、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間から回収される液体Ｌｑの単位時間当たりの回収量を制御する。
【００４３】
回収タンク３８は回収ノズル３５を介して回収された液体Ｌｑを一時的に蓄えるものであり、その底部には蓄えた液体Ｌｑを排出する排出管が設けられている。この排出管から排出された液体Ｌｑは、例えば廃棄されたり、或いはクリーン化されて超純水製造装置３０等に戻され再利用される。
【００４４】
また、図１においては図示を省略しているが、露光装置ＥＸは、ウェハステージＷＳＴに支持されているウェハＷの表面の位置を検出するフォーカス検出系を備えている。フォーカス検出系は、ウェハＷ上に液体Ｌｑを介して斜め方向より検出用光束を投射する投光部と、ウェハＷで反射した上記検出用光束の反射光を受光する受光部とを備えている。フォーカス検出系（受光部）の受光結果は主制御系ＭＣに出力される。主制御系ＭＣはフォーカス検出系の検出結果に基づいて、ウェハＷ表面のＺ軸方向の位置情報とウェハＷのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報とを検出することができる。フォーカス検出系の構成としては、例えば特開平８−３７１４７号公報に開示されているものを適用できる。
【００４５】
更に、露光装置ＥＸは、オフ・アクシス方式のアライメントセンサを投影光学系ＰＬの側方に備える。このアライメントセンサは、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントセンサであり、例えばハロゲンランプから射出される広帯域波長の光束を検出ビームとしてウェハＷ上に形成されたマークに照射し、ウェハＷから得られる反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子で撮像し、撮像した画像信号を主制御系ＭＣに供給する。主制御系ＭＣは、この画像信号に画像処理を施して、撮像されたマークの位置情報を算出する。このアライメントセンサとしては、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを適用することができる。
【００４６】
尚、図１の一部断面図に示すように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷは、鏡筒定盤７に対して分離支持されている。これにより、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷで生じた振動が、鏡筒定盤７を介して投影光学系ＰＬに伝わることはない。
【００４７】
次に、上記構成の露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンをウェハＷに転写する露光方法について説明する。図５は、本発明の第１実施形態による露光方法を示すフローチャートである。露光シーケンスが開始されると、ウェハＷがウェハステージＷＳＴにロードされる（ステップＳ１１）。尚、ウェハＷをロードしている最中に、必要であればレチクルＲの交換も行われる。
【００４８】
次に、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）計測が行われる（ステップＳ１２）。ここで、ＥＧＡ計測とは、ウェハＷ上に予め設定された代表的な一部（３〜９個）のショット領域の各々に付随して形成されたマーク（アライメントマーク）の位置情報と、その設計情報とに基づいてウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する演算方法をいう。具体的には、アライメントセンサを用いてウェハステージＷＳＴにロードされたウェハＷに形成された代表的な数個のマークの位置情報が計測され、この計測結果に基づいて主制御系ＭＣがＥＧＡ演算を行い、ウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を決定する。
【００４９】
次いで、主制御系ＭＣは、液体供給機構ＳＷに設けられた温調装置３１に対して制御信号を出力して超純水製造装置３０で製造された超純水の温度を一定にさせるとともに、温度が一定にされた超純水を単位時間当たり所定量の割合で送出させる。温調装置３１から送出された超純水は、供給管３３及び供給ノズル３２を介して投影光学系ＰＬの先端部に設けられる光学素子１とウェハＷとの間に液体Ｌｑとして供給される。
【００５０】
また、主制御系ＭＣは、液体供給機構ＳＷによる液体Ｌｑの供給に伴って液体回収機構ＣＷの真空系３８を駆動し、回収ノズル３５、回収管３９を介して単位時間当たり所定量の液体Ｌｑを回収タンク３８に回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子１とウェハＷとの間に液体Ｌｑの液浸領域ＷＲが形成される（ステップＳ１３）。ここで、液浸領域ＷＲを形成するために、主制御系ＭＣは、例えばウェハＷ上に対する液体供給量とウェハＷ上からの液体回収量とがほぼ同じ量になるように、液体供給機構ＳＷ及び液体回収機構ＣＷのそれぞれを制御する。
【００５１】
投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に一定量の液体Ｌｑが常時供給されている状態で、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴを駆動して最初の露光開始位置へウェハＷをステップ移動させる（ステップＳ１４）。ここで、被露光体としてのウェハＷについて説明する。図６は、ウェハＷの平面図の一例を示す図である。図６に示す通り、ウェハＷ上にはＸ方向及びＹ方向に複数のショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎ（ｎは２以上の自然数）が配列されている。尚、図６においては、説明の簡単のために、Ｙ方向（走査方向）におけるショット領域の最大数を４にしている。ウェハＷを露光する場合には、図６に示すショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎの順で露光が行われるとする。このため、上記のステップＳ１４では、ショット領域ＳＡ１が投影領域ＰＲの＋Ｙ側の近傍に配置されようにウェハステージＷＳＴが駆動される。
【００５２】
ウェハＷの移動が完了すると、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴに制御信号を出力して−Ｙ方向への加速を開始させるとともに、レチクル駆動機構ＲＭに制御信号を出力して中心軸ＣＸの周りでのレチクルＲの回転を開始させる。尚、ウェハＷが−Ｙ方向に移動している場合には、主制御系ＭＣはＹ軸からＺ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の時計回り）にレチクルＲを回転させる。ウェハＷの−Ｙ方向への移動速度及びレチクルＲの角速度が一定になって同期が取れた後で、ショット領域ＳＡ１の−Ｙ側の端部が投影領域ＰＲに達すると、主制御系ＭＣは露光用光源ＬＳから露光光ＥＬを射出させる。
【００５３】
露光用光源ＬＳから射出された露光光ＥＬは、照明光学系ＩＬＳが備える反射光学系４０の偏光ビームスプリッタ４２ａに入射し、その偏光状態に応じて分岐された後、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ１，ＩＡ２にそれぞれ照射される。つまり、照明領域ＩＡ１と照明領域ＩＡ２には、異なった偏光状態の露光光ＥＬ１，ＥＬ２がそれぞれ入射する。ここで、図３に示す通り、２つの照明領域ＩＡ１，ＩＡ２に対して個別に露光用光源ＬＳを配置し、露光スリットを分離することにより、変更の状態の制約を無くしても良い。レチクルＲ上の照明領域ＩＡ１，ＩＡ２にそれぞれ照射された露光光ＥＬ１，ＥＬ２のうち、レチクルＲで反射された光（パターン像）は、レチクル個別光学系４１により投影光学系ＰＬに入射し、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介してウェハＷ上に投影される。走査露光時には、投影領域ＰＲにレチクルＲの一部のパターン像が投影されている状態で、投影光学系ＰＬに対して、レチクルＲのパターンＰ１，Ｐ２が＋Ｙ方向に速度Ｖで移動するのに同期して、ウェハＷが−Ｙ方向に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。
【００５４】
ここで、図４に示すレチクルＲは、周方向に沿って２種類のパターンＰ１，Ｐ２が交互に形成されており、照明領域ＩＡ１及びレチクルＲの中心軸を通ってこれに垂直な直線と、照明領域ＩＡ２及びレチクルＲの中心軸を通ってこれに垂直な直線とのなす角が４５°となるように照明領域ＩＡ１，ＩＡ２が配置されているため、レチクルＲが４５°回転するとショット領域ＳＡ１の露光が終了する。これにより、異なるパターンＰ１，Ｐ２が同時にショット領域ＳＡ１に二重露光される。
【００５５】
尚、上記のＥＧＡ計測により、ウェハＷ上のショット領域の配列誤差があり、又はショット領域の変形が生じているとの計測結果が得られた場合には、ウェハステージＷＳＴの移動速度、レチクルＲの回転速度、レチクルＲの回転軸の微調整、又は投影光学系ＰＬの光学特性の調整等を行って、ショット領域の配列誤差や変形に応じてウェハＷ上に投影するパターン像を補正するのが望ましい。
【００５６】
最初に露光すべきショット領域ＳＡ１に対する走査露光が終了すると、ウェハステージＷＳＴの減速を行わずにウェハステージＷＳＴの−Ｙ方向への移動を継続するとともに、チクルＲの回転を継続する。そして、ショット領域ＳＡ１の＋Ｙ側に配置されているショット領域ＳＡ２の露光を同様に行う。つまり、本実施形態では、一度の走査でＹ方向に配列された１列分のショット領域の露光が継続して行われる（ステップＳ１５）。尚、ウェハＷの露光を行う場合には、ウェハＷの移動方向と同一方向に液体Ｌｑを流すのが望ましい。
【００５７】
ショット領域ＳＡ２の露光を終えると、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴを減速させる。そして、１枚のウェハＷの露光が終了したか否か、つまりウェハＷ上の全ての露光を終えたか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここでは、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２の露光のみを終えたばかりであり、他に露光すべきショット領域が残っているため、ステップＳ１６の判断結果は「ＮＯ」になる。次いで、主制御系ＭＣはレチクル駆動機構ＲＭに制御信号を出力してレチクルＲの回転方向を反転させる（ステップＳ１７）。つまり、Ｚ軸からＹ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の反時計回り）にレチクルＲを回転させる。次に、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴを駆動して次の露光開始位置へウェハＷをステップ移動させる（ステップＳ１８）。具体的には、次に露光すべきショット領域ＳＡ３が投影領域ＰＲの−Ｙ側の近傍に位置するようにウェハステージＷＳＴを駆動する。尚、スループット向上のために、ステップＳ１８のウェハステージＷＳＴの移動を行っている最中にステップＳ１７のレチクルの回転方向反転を行うのが望ましい。また、レチクルＲの回転方向の反転動作中は、レチクルＲに対する露光光ＥＬ１，ＥＬ２の照射を行わないように（ウェハＷの露光を一旦停止するように）しておくことが望ましい。
【００５８】
以上のウェハＷの移動が完了すると、主制御系ＭＣは、ウェハステージＷＳＴの移動方向を逆方向に設定し、ウェハステージＷＳＴに制御信号を出力して＋Ｙ方向への加速を開始させる（ステップＳ１９）。尚、レチクルＲはステップＳ１７の処理でＺ軸からＹ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の反時計回り）への回転が開始されているものとする。ウェハＷの＋Ｙ方向への移動速度及びレチクルＲの角速度が一定になって同期が取れた後で、ショット領域ＳＡ３の＋Ｙ側の端部が投影領域ＰＲに達すると、主制御系ＭＣは照明光学系ＩＬＳから露光光ＥＬ１，ＥＬ２を射出させて反射光学系４０を介してレチクルＲを照明し、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介してウェハＷ上に投影する。
【００５９】
このときには、投影領域ＰＲにレチクルＲの一部のパターン像が投影されている状態で、投影光学系ＰＬに対して、レチクルＲのパターンＰ１，Ｐ２が−Ｙ方向に速度Ｖで移動するのに同期して、ウェハＷが＋Ｙ方向に速度β・Ｖで移動する。そして、Ｙ方向に配列されたショット領域ＳＡ３〜ＳＡ６を順次露光する。尚、図４に示すレチクルＲは、周方向に沿って４組みのパターンＰ１，Ｐ２が形成されているため、レチクルＲが３６０°回転（１回転）すると１列分のショット領域ＳＡ３〜ＳＡ６の露光が終了する。
【００６０】
以下同様に、Ｙ方向に配列された１列のショット領域に対してパターンの転写を行っている期間中は、レチクルＲの回転方向及びウェハＷの移動方向を反転することなくレチクルＲを一方向に回転させる（パターンＰ１，Ｐ２を一定方向に移動させる）とともにウェハＷをＹ方向の一方向に移動させ、Ｙ方向に配列された１列のショット領域の露光を終える度に、レチクルＲの回転方向を反転するとともにウェハステージＷＳＴの移動方向（走査方向）を反転して、列単位での露光処理が行われる（ステップＳ１５〜Ｓ１９）。以上の動作を繰り返し、主制御系ＭＣがウェハＷ上の全ての露光を終えたと判断した場合（ステップＳ１６の判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、主制御系ＭＣはウェハステージＷＳＴ上に載置されているウェハＷをアンロードする（ステップＳ２０）。そして、次に露光すべきウェハＷの有無を判断する（ステップＳ２１）。露光すべきウェハＷがある場合には判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１１以降の処理を繰り返す。一方、露光すべきウェハＷが無い場合には、判断結果が「ＮＯ」となり、一連の露光処理が終了する。
【００６１】
以上説明した通り、本実施形態においては、異なるパターンＰ１，Ｐ２が側面の周方向に形成された筒形状のレチクルＲを回転させつつ、レチクルＲ上の異なる照明領域ＩＡ１，ＩＡ２に露光光ＥＬ１，ＥＬ２をそれぞれ照明し、パターンＰ１，Ｐ２の二重露光を同時に行っている。これにより、１つのレチクルを用いてウェハＷ上の全てのショット領域を露光した後に、露光に用いたレチクルを他のレチクルに交換して再度ウェハＷ上の全てのショット領域を露光する従来に比べて、ウェハＷ上の各ショット領域の露光は１度のみで良く、しかもレチクルの交換を必要としないため、露光処理に要する時間を格段に短縮することができ、この結果としてスループットを大幅に向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、Ｙ方向に配列された１列のショット領域を一度の走査で露光している。そして、Ｙ方向に配列された１列のショット領域の露光を終える度に、レチクルＲの回転方向を反転するとともに、ウェハステージＷＳＴの移動方向（走査方向）を逆向きにすることで、複数列のショット領域を露光している。このため、従来に比べてウェハステージＷＳＴの加減速の回数を大幅に低減することができる。また、本実施形態では、複数のパターンＰ１，Ｐ２が側面上に形成された筒形状のレチクルＲを用いているため、平面系のレチクルに複数のパターンを形成する場合や、複数のレチクルステージを設ける場合に比べて露光装置ＥＸの大幅なコスト上昇を招くことはない。
【００６３】
また、本実施形態の露光装置ＥＸでは、従来のようにショット領域毎にウェハステージＷＳＴの走査方向を頻繁に変えつつ露光を行っている訳ではなく、ウェハステージＷＳＴの走査方向を変えずに走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光している。よって、投影光学系ＰＬの光学素子１とウェハＷとの間の液浸領域ＷＲを安定させることができ、露光精度を向上させることができる。また、例えば走査方向を頻繁に変化させた場合には、液浸領域ＷＲに気泡が混入して欠陥が生ずる可能性も考えられるが、本実施形態では走査方向を変化させる回数が従来に比べて遥かに少ないため、かかる欠陥が生ずる確率を低減させることができる。
【００６４】
更に、本実施形態では、偏光状態の異なる露光光ＥＬ１，ＥＬ２をレチクルＲのパターンＰ１，Ｐ２にそれぞれ照射し、ウェハＷに対してパターンＰ１，Ｐ２の二重露光を同時に行っている。ここで、投影光学系ＰＬの開口数（ＮＡ）が大きくなると、微小なパターンを形成する上でウェハＷに照射される露光光ＥＬの偏光状態が重要となる。特に、液浸式の露光装置ＥＸが備える投影光学系ＰＬは高ＮＡであるため、露光光ＥＬの制御が極めて重要になる。ショット領域内の全域に微細なパターンを精度良く形成するためには、ショット領域内に形成するパターンの位置に応じて露光光ＥＬの偏光状態を制御する必要がある。具体的は、例えばショット領域の周辺部に形成されるパターンはｓ偏光成分のみを用いて露光するといった具合である。よって、例えばｓ偏向成分の露光光ＥＬが照射されるパターンＰ１を用いてショット領域の周辺のパターンを形成するようにすれば、微細なパターンを高精度に形成することができる。以上の通り、本実施形態では、パターンＰ１，Ｐ２にそれぞれ異なる偏光状態の露光光ＥＬ１，ＥＬ２が照射されるため、微細なパターンを高精度に形成する上で極めて好適である。
【００６５】
尚、上記実施形態では、周方向に異なるパターンＰ１，Ｐ２が４組み形成されているレチクルＲを用いて露光を行う場合を例に挙げて説明したが、レチクルＲの周方向に形成されるパターンＰ１，Ｐ２の組数は任意で良い。また、上記の実施形態では、図４に示すレチクルＲに形成されたパターンＰ１，Ｐ２がウェハＷ上に転写されるべきパターンの相似形である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ウェハＷ上のショット領域に転写されるべきパターンを周方向に延ばした形状であってもよい。かかる形状のパターンが形成されたレチクルＲを用いる場合には、その延ばした程度に応じてレチクルＲの回転速度を速める必要がある。
【００６６】
また、上記実施形態では、レチクルＲの照明領域ＩＡ１を介した露光光ＥＬ１と照明領域ＩＡ２を介した露光光ＥＬ２とをレチクル個別光学系４１で投影光学系ＰＬへ導いている訳であるが、その仕方としては図７に示す例が挙げられる。図７は、レチクルＲを介した露光光のウェハＷ上への投影方法の例を示す図である。図７（ａ），（ｂ）においては、ウェハＷ上に設定されたショット領域ＳＡと、レチクルＲのパターンが投影されるウェハＷ上における２つの露光領域ＥＡ１，ＥＡ２を図示している。露光領域ＥＡ１は投影光学系ＰＬ及びレチクル個別光学系４１に関してレチクルＲ上の照明領域ＩＡ１と共役であり、露光領域ＥＡ２は投影光学系ＰＬ及びレチクル個別光学系４１に関してレチクルＲ上の照明領域ＩＡ２と共役である。
【００６７】
図７（ａ）に示す例（図２に対応）においては、ウェハＷ上において露光領域ＥＡ１と露光領域ＥＡ２とが重なり合うように（重複するように）、レチクルＲの照明領域ＩＡ１，ＩＡ２の各々を介した露光光ＥＬ１，ＥＬ２がレチクル個別光学系４１によって合成される。このため、ショット領域ＳＡの露光時には、Ｘ方向に延びる合成された１本のスリット状の露光光ＥＬにより、ショット領域ＳＡ内がＹ方向に一度だけなぞられることになる。尚、ショット領域ＳＡの露光開始時において、露光領域ＥＡ１，ＥＡ２はショット領域ＳＡの端部ｅ１に同時に到達し、また、露光終了時において、露光領域ＥＡ１，ＥＡ２はショット領域ＳＡの端部ｅ２に同時に到達する。このため、主制御系ＭＣは、露光領域ＥＡ１（照明領域ＩＡ１）の形状を規定する不図示のレチクルブラインドと、露光領域ＥＡ２（照明領域ＩＡ２）の形状を規定する不図示のレチクルブラインドとを、同様の開閉動作を同期して行うように制御する。
【００６８】
これに対し、図７（ｂ）に示す例（図３に対応）においては、ウェハＷ上において露光領域ＥＡ１と露光領域ＥＡ２とが重なり合わずＹ方向に所定量だけずれるように、レチクルＲの照明領域ＩＡ１，ＩＡ２を介した露光光ＥＬ１，ＥＬ２がレチクル個別光学系４１によって投影光学系ＰＬに入射される。このため、ショット領域ＳＡの露光時には、Ｘ方向に延びる２本のスリット状の露光光ＥＬにより、ショット領域ＳＡ内がＹ方向に二度なぞられることになる。この場合には、ショット領域ＳＡの露光開始時において、露光領域ＥＡ１，ＥＡ２がショット領域ＳＡの端部ｅ１に到達するタイミングが異なるとともに、露光終了時において、露光領域ＥＡ１，ＥＡ２がショット領域ＳＡの端部ｅ２に到達するタイミングが異なる。このため、主制御系ＭＣは、露光領域ＥＡ１，ＥＡ２のＹ方向の間隔に応じて、各々のレチクルブラインドの開閉動作させるタイミングをずらす制御を行う。この場合、２つのレチクルＲに対して偏光の制約を受けず、偏光ビームスプリッタを使用しなくてもよいメリットがある。
【００６９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図１に示す第１実施形態の露光装置ＥＸとほぼ同様の構成であるが、使用するレチクルＲ、照明光学系ＩＬＳの反射光学系、及びレチクル個別光学系の構成が異なる。図８は、本発明の第２実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影するレチクル個別光学系を示す斜視図である。図８に示す通り、照明光学系ＩＬＳは、露光用光源（図示省略）からの露光光ＥＬを用いてレチクルＲを反射照明する反射光学系５０を備えている。また、レチクルＲを介した露光光ＥＬ（レチクルＲで反射された露光光ＥＬ）を投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系５１が設けられている。
【００７０】
反射光学系５０は、照明光学系５２ａ，５２ｂ、反射ミラー５３ａ，５３ｂ、及び補正用レンズ５４ａ，５４ｂを備えている。補正用レンズ５４ａ，５４ｂは、不図示の露光用光源から射出されて不図示のレチクルブラインドによりスリット状に整形された露光光ＥＬの形状及び円筒形状のレチクルＲに対する照射位置を補正する。尚、補正用レンズ５４ａ，５４ｂには、偏光状態が異なる露光光ＥＬ（ＥＬ３，ＥＬ４）がそれぞれ入射するものとする。例えば、補正用レンズ５４ａにはｓ偏光成分が入射し、補正用レンズ５４ｂにはｐ偏光成分が入射する。ここで、補正用レンズ５４ａ，５４ｂの各々に入射させる露光光は、ランダムな偏光状態の露光光を射出する露光用光源と、この露光用光源から射出された露光光を偏光状態に応じて分岐する偏光ビームスプリッタとを用いて生成することができる。或いは、補正用レンズ５４ａ，５４ｂの各々に対応付けて直線偏光の露光光を射出する露光用光源を２台用意し、これらから射出される露光光の偏光状態が互いに直交するように露光用光源を配置することでも生成することができる。また、図３に示す通り、２つの照明領域を介した露光光を分離して投影光学系ＰＬに入射させることにより、偏光状態の制約を受けずに済む。即ち、偏光ビームスプリッタを使用しないで済む。
【００７１】
反射ミラー５３ａは、レチクルＲの上方であって照明光学系５２ａの光軸上に配置されており、照明光学系５２ａを介して＋Ｙ方向進む露光光ＥＬ３を下方（−Ｚ方向）に偏向する。また、反射ミラー５３ｂは、レチクルＲの上方であって照明光学系５２ｂの光軸上に配置されており、照明光学系５２ｂを介して＋Ｙ方向に進む露光光ＥＬ４を下方に偏向する。補正用レンズ５４ａは、反射ミラー５３ａの下方に配置されており、反射ミラー５３ａで下方に偏向された露光光ＥＬ３について、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ３に対する照射位置及び照射形状を補正する。また、補正用レンズ５４ｂは、反射ミラー５３ｂの下方に配置されており、反射ミラー５３ｂで下方に偏向された露光光ＥＬ４について、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ４に対する照射位置及び照射形状を補正する。尚、照明領域ＩＡ４は、照明領域ＩＡ３の−Ｘ方向に配置されている。このように、反射光学系５０はレチクルＲ上の異なる２箇所（照明領域ＩＡ３，ＩＡ４）を反射照明する。ここで、本実施形態においても、レチクルＲの照明領域ＩＡ３，ＩＡ４の各々に照射される露光光ＥＬ３，ＥＬ４は、照明光学系ＩＬＳが備える可変視野絞り（図示省略）によりＸ方向に延びるスリット状にされている。このため、照明領域ＩＡ３，ＩＡ４の形状もＸ方向に延びるスリット状である。
【００７２】
レチクル個別光学系５１は、反射ミラー５５ａ，５５ｂ、レチクル個別結像光学系５６ａ，５６ｂ、リレー光学系５７、偏光ビームスプリッタ５８ａ、反射ミラー５８ｂ、及び反射ミラー５９を備えている。反射ミラー５５ａは、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ３に照射された露光光ＥＬ３のうち、レチクルＲで反射された光を下方に反射する。レチクル個別結像光学系５６ａは、反射ミラー５５ａの下方に配置されて反射ミラー５５ａで反射されたスリット状の露光光ＥＬ３の形状及び円光形状のレチクル面の湾曲を補正する。反射ミラー５５ｂは、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ４に照射された露光光ＥＬ４のうち、レチクルＲで反射された光を下方に反射する。レチクル個別結像光学系５６ｂは、反射ミラー５５ｂの下方に配置されて反射ミラー５５ｂで反射されたスリット状の露光光ＥＬ４の形状及び円筒形状のレチクル面の湾曲を補正する。リレー光学系５７は、レチクル個別結像光学系５６ｂを介した露光光ＥＬ４を、−Ｘ方向及び−Ｚ方向に順次反射することにより−Ｘ方向にシフトする。反射ミラー５８ｂは、リレー光学系５７を介した露光光ＥＬ２を＋Ｙ方向に反射する。
【００７３】
偏光ビームスプリッタ５８ａは、レチクル個別結像光学系５６ａの光軸上であって、反射ミラー５８ｂの＋Ｙ方向に配置されており、レチクル個別結像光学系５６ａを介して下方に進む露光光ＥＬ３を＋Ｙ方向に反射するとともに、反射ミラー５８ｂで反射されて＋Ｙ方向に進む露光光ＥＬ４を透過する。反射ミラー５９は、偏光ビームスプリッタ５８ａの＋Ｙ方向であって、投影光学系ＰＬの上方（＋Ｚ方向）に配置されており、偏光ビームスプリッタ５８ａを介した＋Ｙ方向に進む露光光ＥＬ（ＥＬ３，ＥＬ４）を下方に偏向する。
【００７４】
以上のレチクル個別光学系５１によって、円筒形状のレチクル面上の２つの照明領域ＩＡ３，ＩＡ４についての結像系の補正を個別に行うことができる。ここで、レチクル個別光学系５１により、投影光学系ＰＬの物体側の焦点位置とレチクルＲ上の照明領域ＩＡ３，ＩＡ４とを光学的に共役としても良い。ここで、投影光学系ＰＬの像側の焦点位置にはウェハＷの表面が配置されているため、レチクルＲの照明領域ＩＡ３，ＩＡ４は、投影光学系ＰＬに関してウェハＷの表面と共役とされている。尚、レチクル個別光学系５１によってレチクルＲの照明領域ＩＡ３，ＩＡ４をそれぞれ介した露光光ＥＬ３，ＥＬ４を投影光学系PLに入射させる場合には、図７（ａ）に示す通り、ウェハＷ上において照明領域ＩＡ３と共役な露光領域（図７中における露光領域ＥＡ１）と照明領域ＩＡ４と共役な露光領域（図７中における露光領域ＥＡ２）とが重なり合うように投影しても良く、或いは、図７（ｂ）に示す通り、ウェハＷ上において各露光領域が重なり合わずＹ方向に所定量だけずれるように投影しても良い。また、本実施形態においても、露光用光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備えているものとし、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間には、液体ＬｑとしてＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ない純水が供給されているとする。
【００７５】
次に、本実施形態で用いられるレチクルＲについて詳細に説明する。本実施形態で用いられるレチクルＲは、図８に示す通り筒形状であって、図４（ａ）に示すレチクルＲと同様に、中心軸ＣＸの周りで回転可能である。但し、その側面が第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ２とに分割されている点が異なる。図９は、本発明の第２実施形態で用いられるレチクルＲに形成されるパターンの一例を示す展開図である。レチクルＲの第１領域Ｚ１には、図９（ａ）に展開して示す通り、レチクルＲの周方向に沿って複数のパターン形成領域ＰＡ１が設けられており、これらパターン形成領域ＰＡ１の各々の内部にはウェハＷ上に転写すべきパターンＰ１が形成されている。尚、図８に示す照明領域ＩＡ３のＸ方向の長さはパターン形成領域ＰＡ１のＸ方向の長さ程度に設定されている。
【００７６】
また、レチクルＲの第２領域Ｚ２には、図９（ｂ）に展開して示す通り、レチクルＲの周方向に沿って複数のパターン形成領域ＰＡ２が設けられており、これらパターン形成領域ＰＡ２の各々の内部にウェハＷ上に転写すべきパターンＰ２が形成されている。尚、図９（ａ），（ｂ）は、図４（ｂ）と同様に、Ｙ軸からＺ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の時計回り）にレチクルＲの周上を内側から見た場合の展開図である。このように、本実施形態で用いるレチクルＲは、レチクルＲの中心軸ＣＸの方向に沿って複数列のパターンを有している。尚、図８に示す照明領域ＩＡ４のＸ方向の長さはパターン形成領域ＰＡ２のＸ方向の長さ程度に設定されている。
【００７７】
これら複数列に亘るパターンＰ１，Ｐ２は、例えばクロム（Ｃｒ）等からなる金属膜を所定形状にパターニングしたものであり、その平面形状はウェハＷ上のショット領域に転写されるパターンと相似の形状である。但し、第１実施形態とは異なり、第１領域Ｚ１には同じパターンＰ１が周方向に複数形成されており、第２領域Ｚ２にはパターンＰ１とは異なるパターンＰ２が周方向に複数形成されている。尚、本実施形態のレチクルＲにおいても、レチクルＲの曲率半径を大きくし、慣性モーメントを大きくし、更にはウェハステージＷＳＴの加減速の回数を低減するためにパターンＰ１，Ｐ２が周方向に沿って複数形成されている。また、図９（ａ），（ｂ）に示す例では、図示の簡単のために、レチクルＲの周方向に８つのパターンＰ１，Ｐ２がそれぞれ形成されている例を挙げているが、ウェハＷ上に配列されたショット領域のＹ方向（走査方向）における最大数又はその約数分のパターンＰ１，Ｐ２をそれぞれ形成するのが望ましい。
【００７８】
本実施形態におけるウェハＷの露光は、図５に示す第１実施形態の露光方法と同様の方法を用いて行われる。つまり、レチクルＲを一方向に回転させつつウェハＷをＹ方向に移動させながら走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光し、その１列分のショット領域を終えると、レチクルＲの回転方向を反転するとともにウェハＷの移動方向を反転させて次の列を露光する動作を繰り返し行う。本実施形態では、露光光ＥＬ３，ＥＬ４をレチクルＲ上の照明領域ＩＡ３，ＩＡ４にそれぞれ照射することによりパターンＰ１，Ｐ２の二重露光を同時に行うことができる。このため、従来の二重露光に比べて露光処理に要する時間を格段に短縮することができ、この結果としてスループットを大幅に向上させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様の露光方法により露光を行っているため、従来に比べてウェハステージＷＳＴの加減速の回数を大幅に低減することができる。また、第１実施形態と同様に、複数のパターンＰ１，Ｐ２が形成された筒形状のレチクルＲを用いているため、平面系のレチクルに複数のパターンを形成する場合や、複数のレチクルステージを設ける場合に比べて露光装置ＥＸの大幅なコスト上昇を招くことはない。更に、本実施形態においても、投影光学系ＰＬの光学素子１とウェハＷとの間の液浸領域ＷＲを安定させることができるため、露光精度を向上させることができるとともに、液浸領域ＷＲへの気泡の混入等による欠陥の発生確率を低減させることができる。また、パターンＰ１，Ｐ２にそれぞれ異なる偏光状態の露光光ＥＬ３，ＥＬ４を照射して露光しているため、微細なパターンを高精度に形成する上で極めて好適である。
【００８０】
尚、本実施形態においても、第１領域Ｚ１のパターンＰ１及び第２領域Ｚ２のパターンＰ２として、ウェハＷに転写されるべきパターンと相似形のパターン以外に、レチクルＲの周方向に延びたパターンを用いることができる。但し、かかる形状のパターンが形成されたレチクルＲを用いる場合には、その延ばした程度に応じてレチクルＲの回転速度を速める必要がある。
【００８１】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図１に示す第１実施形態の露光装置ＥＸとほぼ同様の構成であるが、使用するレチクルＲ及び露光光ＥＬをレチクルＲに照射する照明光学系ＩＬＳの構成が異なる。本実施形態で用いられるレチクルＲは、図４に示す第１実施形態で用いられるレチクルＲと同様に、中心軸ＣＸの周りで回転可能な筒形状のものであって、その周方向に沿って複数のパターン形成領域ＰＡが設けられている。但し、図４に示すものとは周方向に形成されるパターンＰ１，Ｐ２の配列が異なるとともに、筒形状の本体部分が露光光ＥＬを透過する光透過材料で形成されている点が異なる。図１１は、本発明の第３実施形態で用いられるレチクルＲに形成されるパターンの一例を示す展開図である。
【００８２】
図１１に展開して示す通り、レチクルＲの周方向に沿って複数のパターン形成領域ＰＡが設けられている。前述した第１実施形態で用いたレチクルＲには、図４（ｂ）に示す通り、周方向に沿って設けられたパターン形成領域ＰＡにパターンＰ１とパターンＰ２とが交互に形成されていたが、本実施形態のレチクルＲには、図１１に示す通り、周方向に沿って設けられたパターン形成領域ＰＡにパターンＰ１が複数連続して形成されており、続いてパターンＰ１と同数のパターンＰ２が連続して形成されている。つまり、本実施形態では、レチクルＲの半周分のパターン形成領域ＰＡにパターンＰ１が形成されており、残りの半周分のパターン形成領域ＰＡにパターンＰ２が形成されている。尚、パターンＰ１とパターンＰ２とはレチクルＲの中心軸ＣＸに関して対称に形成されている。尚、レチクルＲのＸ方向の長さは、図４に示す第１実施形態で用いたレチクルＲと同様である。
【００８３】
尚、パターンＰ１，Ｐ２は、図４に示す例えばクロム（Ｃｒ）等からなる金属膜を所定形状にパターニングしたものであり、その平面形状はウェハＷ上のショット領域に転写されるパターンと相似の形状である。また、本実施形態のレチクルＲにおいても、レチクルＲの曲率半径を大きくし、慣性モーメントを大きくし、更にはウェハステージＷＳＴの加減速の回数を低減するためにパターンＰ１，Ｐ２が周方向に沿って複数形成されている。図１１に示す例では、図示の簡単のために、レチクルＲの周方向にパターンＰ１，Ｐ２が４つづつ形成されている例を挙げているが、ウェハＷ上に配列されたショット領域のＹ方向（走査方向）における最大数又はその約数分のパターンＰ１，Ｐ２をそれぞれ形成するのが望ましい。
【００８４】
本実施形態の露光装置は、露光光ＥＬを筒形状のレチクルＲに照射する光学系として、図１０に示す透過光学系６０を備えている。図１０は、筒形状のレチクルＲに露光光ＥＬを照射する透過光学系を示す側面図である。図１０に示す通り、透過光学系６０は、照明光学系６１、折り曲げミラー６２、補正用レンズ６３、及び結像光学系６４を備えている。照明光学系６１は、不図示の露光用光源から射出されて不図示のレチクルブラインドによりスリット状に整形された露光光ＥＬを円筒形状のレチクル面に照明する。
【００８５】
折り曲げミラー６２は、レチクルＲの上方（＋Ｚ方向）に配置されており、照明光学系６１を透過して＋Ｙ方向に進む露光光ＥＬをレチクルＲに向けて−Ｚ方向に偏向する。ここで、折り曲げミラー６２は、露光光ＥＬが筒形状のレチクルＲの最上部ＴＰに向かうよう偏向する。補正用レンズ６３は、レチクルＲと折り曲げミラー６２との間に配置されており、折り曲げミラー６２で下方に偏向された露光光ＥＬについて、レチクルＲの最上部ＴＰに設定された照明領域ＩＡ５に対する照明位置及び照明形状を補正する。
【００８６】
結像光学系６４は、レチクルＲの内部に配置されており、レチクルＲの最上部ＴＰと最下部ＢＴとを光学的に共役関係にする。図１０に示す通り、筒形状のレチクルＲは、その内部に結像光学系６４を配置可能なスペースを有しており、結像光学系６４はこのスペース内に配置される。レチクルＲの内部に配置された結像光学系６４によって、レチクルＲの最上部ＴＰに設定された照明領域ＩＡ５とレチクルＲの最下部ＢＴに設定された照明領域ＩＡ６は共役にされている。尚、結像光学系６４によって、レチクルＲの最上部ＴＰに配置されるパターンの倒立像がレチクルＲの最下部ＢＴに結像するものとする。また、結像光学系６４は、レチクルＲの最上部ＴＰに設定された照明領域ＩＡ５を透過した露光光ＥＬを、レチクルＲの最下部ＢＴに設定された照明領域ＩＡ６に結像する。
【００８７】
ここで、本実施形態においては、レチクルＲは、その最下部ＢＴが投影光学系ＰＬの物体側の焦点位置に配置されている。このため、本実施形態では、レチクルＲの最上部ＴＰ、レチクルの最下部ＢＴ、及び投影光学系ＰＬの像側に位置するウェハＷの表面が互いに共役関係にある。よって、レチクルＲの最上部ＴＰに設定された照明領域ＩＡ５内に位置するパターンの像は、レチクルＲの最上部ＴＰを透過した後で結像光学系６４を介してレチクルＲの最下部ＢＴに設定された照明領域ＩＡ６に結像する。そして、レチクルＲの最下部ＴＰを透過して投影光学系ＰＬを介した後でウェハＷ上に結像する。このように、透過光学系６０はレチクルＲを透過照明する。
【００８８】
また、前述した第１，第２実施形態では、レチクルＲ上の照明領域に偏光状態の異なる露光光ＥＬを照射していたが、本実施形態では、結像光学系６４を用いて照明領域ＩＡ５と照明領域ＩＡ６とを光学的に共役にしているため、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５，ＩＡ６に偏光状態が同じ露光光ＥＬが照射される。尚、照明領域ＩＡ５，ＩＡ６に照射する露光光ＥＬは、直線偏光であってもよく、或いはランダムな偏光状態であっても良い。
【００８９】
図１０に示す通り、照明領域ＩＡ５はレチクルＲの最上部ＴＰに設定されており、照明領域ＩＡ６はレチクルＲの最下部ＢＴに配置されている。これに対し、レチクルＲの上のパターンは、レチクルＲの中心軸ＣＸに関してパターンＰ１とパターンＰ２とが対称となるように形成されている。つまり、パターンＰ１とパターンＰ２とは、筒形状のレチクルＲの２つの底面を通る軸に関して対をなすように形成されている。このため、照明光学系ＩＬＳによってレチクルＲを照明すると、パターンＰ１の一部とパターンＰ２の一部が照明されることになる。
【００９０】
また、各パターンＰ１，Ｐ２は筒形状のレチクルＲの周方向に沿って形成されているため、レチクルＲの中心に軸ＣＸに関して対称関係にある一対のパターンＰ１，Ｐ２は、平面視で重ね合わせて見ると一方のパターン（例えば、パターンＰ１）を周方向に反転しなければ他方のパターン（例えば、パターンＰ２）と重ね合わせることができない関係にある。即ち、一方のパターンの周方向の向きが他方のパターンの周方向の向きとは反対となる。前述した通り、結像光学系６４は、レチクルＲの最上部ＴＰに配置されるパターンの倒立像をレチクルＲの最下部ＢＴに結像するものであるため、パターンＰ１，Ｐ２が上記の関係にあっても一方のパターンの像（例えばパターンＰ１の像）と他方のパターンＰ２とを重ね合わせることができる。従って、本実施形態においても、パターンＰ１，Ｐ２の二重露光を同時に行うことができる。
【００９１】
本実施形態におけるウェハＷの露光は、図５に示す第１実施形態の露光方法と同様の方法を用いて行われる。つまり、レチクルＲを一方向に回転させつつウェハＷをＹ方向に移動させながら走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光し、その１列分のショット領域を終えると、レチクルＲの回転方向を反転するとともにウェハＷの移動方向を反転させて次の列を露光する動作を繰り返し行う。本実施形態では、レチクルＲの最上部ＴＰに設定された照明領域ＩＡ５に照射された露光光ＥＬのうちレチクルＲを透過した露光光は、結像光学系６４によりレチクルＲの最下部ＢＴに設定された照明領域ＩＡ６に照射される。これにより、照明領域ＩＡ５に配置されたパターン（例えば、パターンＰ１）Ｐ１の像が照明領域ＩＡ６に結像し、照明領域ＩＡ６に配置されたパターン（例えば、パターンＰ２）と重なり合う。照明領域ＩＡ６に照射された露光光ＥＬは、レチクルＲの最下部ＢＴを透過した後で投影光学系ＰＬによってウェハＷ上に投影される。以上により、ウェハＷに対してパターンＰ１，Ｐ２の二重露光が同時に行われる。このため、従来の二重露光に比べて露光処理に要する時間を格段に短縮することができ、この結果としてスループットを大幅に向上させることができる。
【００９２】
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様の露光方法を用いることにより、従来に比べてウェハステージＷＳＴの加減速の回数を大幅に低減することができる。また、第１実施形態と同様に、複数のパターンＰ１，Ｐ２が形成された筒形状のレチクルＲを用いているため、平面系のレチクルに複数のパターンを形成する場合や、複数のレチクルステージを設ける場合に比べて露光装置ＥＸの大幅なコスト上昇を招くことはない。更に、本実施形態においても、投影光学系ＰＬの光学素子１とウェハＷとの間の液浸領域ＷＲを安定させることができるため、露光精度を向上させることができるとともに、液浸領域ＷＲへの気泡の混入等による欠陥の発生確率を低減させることができる。
【００９３】
尚、本実施形態においても、パターンＰ１及びパターンＰ２として、ウェハＷに転写されるべきパターンと相似形のパターン以外に、レチクルＲの周方向に延びたパターンを用いることができる。但し、かかる形状のパターンが形成されたレチクルＲを用いる場合には、その延ばした程度に応じてレチクルＲの回転速度を速める必要がある。
【００９４】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図１に示す第１実施形態の露光装置ＥＸとほぼ同様の構成であり、また、本実施形態の露光装置に設けられる照明光学系ＩＬＳは、図１０に示す第３実施形態の照明光学系ＩＬＳと同様の透過光学系６０を備える。但し、本実施形態は、使用するレチクルＲが第１〜第３実施形態で使用されるものとは異なる。図１２は、本発明の第４実施形態による露光装置で用いられるレチクルＲ及びレチクルＲに露光光ＥＬを照射する透過光学系を示す側面図である。
【００９５】
図１２に示す通り、本実施形態の露光装置で用いられるレチクルＲは、ベルトコンベア式のものである。つまり、可撓性を有する光透過材料で形成された短冊状のシートＳＴの端部を結合して無端帯状にし、このシートを回転ドラム７１，７２の間に架橋したものであり、Ｘ軸に平行な軸の周りでシートＳＴが回転可能に構成されている。シートＳＴ上には、周方向（シートＳＴの回転方向）に沿って、図１１に展開して示すパターンＰ１，Ｐ２と同様のパターンが形成されている。つまり、周方向に沿って設けられたパターン形成領域ＰＡにパターンＰ１が複数連続して形成されており、続いてパターンＰ１と同数のパターンＰ２が連続して形成されている。即ち、パターンＰ１とパターンＰ２とは、レチクルＲの回転中心（或いは、レチクルＲの内部に配置された結像光学系６４）に関して対称に形成されている。尚、レチクルＲのＸ方向の長さは、図４に示す第１実施形態で用いたレチクルＲと同様である。
【００９６】
回転ドラム７１，７２は、回転軸をＸ方向に平行にして、レチクルＲの内部に配置される結像光学系６４の＋Ｙ方向及び−Ｙ方向にそれぞれ配置されている。回転ドラム７１，７２が回転することにより、これらの回転に合わせてレチクルＲがＸ軸に平行な軸の周りで回転する。レチクルＲは、回転ドラム７１，７２の間に架橋されているため、回転ドラム７１，７２の回転により、レチクルＲに形成されたパターン（シートＳＴに形成されたパターン）Ｐ１，Ｐ２は、結像光学系６４の上方及び下方においてＹ方向に沿って移動する。尚、回転ドラム７１，７２の双方を駆動可能に構成して回転ドラム７１，７２を同期して駆動することによりレチクルＲの回転を制御しても良く、回転ドラム７１，７２の何れか一方のみを駆動可能に構成し、駆動可能に構成された回転ドラムを駆動することによりレチクルＲの回転を制御しても良い。
【００９７】
尚、パターンＰ１，Ｐ２は、図４に示す例えばクロム（Ｃｒ）等からなる金属膜を所定形状にパターニングしたものであり、その平面形状はウェハＷ上のショット領域に転写されるパターンと相似の形状である。本実施形態のレチクルＲは、結像光学系６４の上方及び下方では平面状となるため、第１〜第３実施形態のレチクルＲのように、パターンの湾曲を低減するための目的でパターンＰ１，Ｐ２を複数形成する必要は必ずしも無い。但し、ウェハステージＷＳＴの加減速の回数を低減するための目的ではパターンＰ１，Ｐ２を周方向に沿って複数形成しても良い。尚、本実施形態においても、パターンＰ１，Ｐ２は、ウェハＷ上に配列されたショット領域のＹ方向（走査方向）における最大数又はその約数分それぞれ形成するのが望ましい。
【００９８】
透過光学系６０は、第３実施形態と同様に、照明光学系６１、折り曲げミラー６２、補正用レンズ６３、及び結像光学系６４を備えている。図１２に示す通り、回転ドラム７１，７２の間には結像光学系６４を配置可能なスペースが設けられており、結像光学系６４は、このスペースに配置されることによりレチクルＲの内部に配置されている。補正用レンズ６３は、折り曲げミラー６２で下方に偏向された露光光ＥＬについて、レチクルＲの上に設定された照明領域ＩＡ５に対する照明位置及び照明形状を補正する。結像光学系６４は、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５の下方であって、レチクルＲの上に設定された照明領域ＩＡ６とを光学的に共役関係にする。尚、本実施形態においても、結像光学系６４によって、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５に配置されるパターンの倒立像がレチクルＲ上の照射領域ＩＡ６に結像するものとする。また、結像光学系６４は、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５を透過した露光光ＥＬを補正しつつ、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ６に結像する。
【００９９】
本実施形態においても、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ６が投影光学系ＰＬの物体側の焦点位置に配置されている。従って、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５，ＩＡ６、及び投影光学系ＰＬの像側に位置するウェハＷの表面が互いに共役関係にある。よって、レチクルＲ上の照明領域ＩＡ５内に位置するパターンの像は、結像光学系６４を介してレチクルＲ上の照明領域ＩＡ６に結像する。そして、レチクルＲの照明領域ＩＡ５を透過して投影光学系ＰＬを介した後でウェハＷ上に結像する。また、本実施形態においては、第３実施形態と同様に、照明領域ＩＡ５，ＩＡ６に照射する露光光ＥＬが直線偏光であってもよく、或いはランダムな偏向状態であっても良い。
【０１００】
本実施形態の露光装置を用いたウェハＷの露光は、第３実施形態と同様の露光方法を用いて行われる。つまり、回転ドラム７１，７２を一方向に回転させてレチクルＲのパターンを一方向に移動させつつウェハＷをＹ方向に移動させながら走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光し、その１列分のショット領域を終えると、回転ドラム７１，７２の回転方向を反転してレチクルＲのパターンの移動方向を反転するとともにウェハＷの移動方向を反転させて次の列を露光する動作を繰り返し行う。これにより、ウェハＷに対してパターンＰ１，Ｐ２の二重露光が同時に行われる。このため、従来の二重露光に比べて露光処理に要する時間を格段に短縮することができ、この結果としてスループットを大幅に向上させることができる。
【０１０１】
また、本実施形態においても、従来に比べてウェハステージＷＳＴの加減速の回数を大幅に低減することができるとともに、露光装置の大幅なコスト上昇を招くことはない。また、露光期間中におけるウェハＷの反転回数が少ないため、投影光学系ＰＬの光学素子１とウェハＷとの間における液浸領域ＷＲを安定させることができ、露光精度を向上させることができるとともに、液浸領域ＷＲへの気泡の混入等による欠陥の発生確率を低減させることができる。尚、本実施形態においても、パターンＰ１及びパターンＰ２として、ウェハＷに転写されるべきパターンと相似形のパターン以外に、レチクルＲの周方向に延びたパターンを用いることができる。但し、かかる形状のパターンが形成されたレチクルＲを用いる場合には、その延ばした程度に応じてレチクルＲの回転速度を速める必要がある。
【０１０２】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。以上説明した第１〜第４実施形態では、レチクルＲを一方向に回転させつつウェハＷをＹ方向に移動させながら走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光し、その１列分のショット領域を終えると、レチクルＲの回転方向を反転するとともにウェハＷの移動方向を反転させて次の列を露光する動作を繰り返し行っていた。これに対し、本実施形態の露光装置は、ウェハＷの移動方向に拘わらず、レチクルＲを一方向のみに回転させて露光処理を行うものである。かかる露光処理を実現するために、本実施形態の露光装置は、ウェハＷの移動方向に応じて、投影光学系ＰＬによりウェハＷ上へ倒立像を投影するか、又は正立像を投影するかを切り換えている。倒立像、正立像の切り換えを実現する手法は種々のものが考えられるが、以下の説明では、露光光ＥＬの偏光状態を利用した切り換えを行う例について説明する。
【０１０３】
図１３は、本発明の第５実施形態による露光装置が備える投影光学系ＰＬの構成を示す側面図である。尚、本実施形態では、図１０，図１１に示した第３実施形態で用いるレチクルＲが用いられるものとする。図１３に示す通り、本実施形態の露光装置が備える投影光学系ＰＬは、投影レンズ８０、１／２波長板８１、偏光ビームスプリッタ８２、正立像形成レンズ８３、折り曲げミラー８４，８５、正立像形成レンズ８６、偏光ビームスプリッタ８７、１／２波長板８８、及び投影レンズ８９を含んで構成される。尚、図１３においては、投影光学系ＰＬ以外にはレチクルＲ及びウェハＷのみを図示しており、供給ノズル３２、回収ノズル３５等の他の構成の図示は省略している。また、図１３において、レチクルＲの最下部に太線で示した領域はＸ方向に延びるスリット状の露光光ＥＬが照射される照明領域ＩＡであり、ウェハＷ上に太線で示した領域は露光光ＥＬが照射される露光領域ＥＡである。
【０１０４】
投影レンズ８０は、レチクルＲからの光を平行光に変換する。１／２波長板８１，８８は、入射する光の偏光方向を変化させるものであり、光軸ＡＸの周りで回転可能に構成されている。尚、これら１／２波長板８１，８８の回転量の制御は主制御系ＭＣによって行われる。具体的には、主制御系ＭＣは、１／２波長板８８が１／２波長板８１の回転に併せて回転するように１／２波長板８１，８８の各々の回転量を制御する。偏光ビームスプリッタ８２，８７は、偏光方向がＹ軸方向である光だけを透過させ、偏光方向がＸ軸方向である光を反射する。正立像形成レンズ８３は中間結像点ＭＰに中間像を形成し、正立像形成レンズ８６は中間結像点ＭＰを介した光を平行光に変換する。投影レンズ８９は、１／２波長板８８を透過した光をウェハＷ上に集光する。
【０１０５】
上記構成において、照明領域ＩＡ内の１点からの露光光ＥＬは、投影レンズ８０に入射して平行光に変換された後に１／２波長板８１に入射する。ここで、露光光ＥＬが１／２波長板８１を通過することにより、露光光ＥＬの偏光方向はＸ方向又はＹ方向の何れかとなる。１／２波長板８１を通過した露光光ＥＬは、偏光ビームスプリッタ８２に入射する。ここで、１／２波長板８１を通過する露光光ＥＬの偏光方向がＹ方向である場合には、露光光ＥＬは偏光ビームスプリッタ８２を透過し、Ｘ軸方向である場合には露光光ＥＬは偏光ビームスプリッタ８２で反射される。
【０１０６】
偏光ビームスプリッタ８２を透過した露光光ＥＬは、偏光ビームスプリッタ８７に至る。前述した通り、偏光ビームスプリッタ８２と偏光ビームスプリッタ８７とは、透過させる光の偏光方向が同じとなるように配置されているため、偏光ビームスプリッタ８２から偏光ビームスプリッタ８７に入射した露光光ＥＬは偏光ビームスプリッタ８７を透過する。偏光ビームスプリッタ８７を透過した露光光ＥＬは、１／２波長板８８を通過する際にその偏光方向が、１／２波長板８１に入射する前の方向に戻されて、投影レンズ８９に入射する。投影レンズ８９は、照明領域ＩＡ上の１点から発っせられ、投影光学系ＰＬの上記各光学素子を通過した露光光ＥＬを屈折させて、ウェハＷ上の露光領域ＥＡの１点に集光させる。
【０１０７】
一方、偏光ビームスプリッタ８２で反射された露光光ＥＬは、正立像形成レンズ８３に入射して屈折し、折り曲げミラー８４で折り曲げられた後、中間結像点ＭＰに達する。この中間結像点ＭＰには、照明領域ＩＡ内のパターンの倒立像が結像される。この中間結像点を通過した露光光ＥＬは、折り曲げミラー８５に折り曲げられた後に正立像形成レンズ８６を介して偏光ビームスプリッタ８７に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ８２と偏光ビームスプリッタ８７とは、反射させる光の偏光方向が同じとなるように配置されているため、偏光ビームスプリッタ８７は、正立像形成レンズ８６からの露光光ＥＬを反射する。偏光ビームスプリッタ８７で反射された露光光ＥＬは、１／２波長板８８を通過する際にその偏光方向が、１／２波長板８１に入射する前の方向に戻されて、投影レンズ８９に入射する。投影レンズ８９は、照明領域ＩＡ上の１点から発っせられ、投影光学系ＰＬの上記各光学素子を通過した露光光ＥＬを屈折させて、ウェハＷ上の露光領域ＥＡの１点に集光させる。
【０１０８】
ところで、図１３においては、照明領域ＩＡ内の＋Ｙ側の点Ｑ１からの露光光ＥＬの主光線を破線又は二点差線で図示している。露光光ＥＬの経路は、偏光ビームスプリッタ８２を透過するか、又は偏光ビームスプリッタ８２で反射されるかによって異なるが、偏光ビームスプリッタ８２を透過した場合の主光線を破線で示し、偏光ビームスプリッタ８２で反射される場合の主光線を二点差線で示している。図１３に示す通り、偏光ビームスプリッタ８２を透過する場合には、点Ｑ１からの露光光ＥＬの主光線は、破線で示す経路を通って露光領域ＥＡ内の点Ｑ２に到達する。即ち、かかる場合には、照明領域ＩＡ内の点Ｑ１の像が、露光領域ＥＡ内の点Ｑ２に結像する。一方、偏光ビームスプリッタ８２で反射される場合には、点Ｑ１からの露光光ＥＬの主光線は、二点差線で示す経路を通って露光領域ＥＡ内の点Ｑ３に到達する。即ち、かかる場合には、照明領域ＩＡ内の点Ｑ１の像が、露光領域ＥＡ内の点Ｑ３に結像する。
【０１０９】
以上から、照明領域ＩＡ内全体で見ると、露光光ＥＬが偏光ビームスプリッタ８２を通過した場合には、露光領域ＥＡには照明領域ＩＡ内のパターンの倒立像が結像され、偏光ビームスプリッタ８２で反射された場合には、露光領域ＥＡには照明領域ＩＡ内のパターンの正立像が結像される。即ち、露光光ＥＬが偏光ビームスプリッタ８２を透過するか又は反射されるかにより、照明領域ＩＡ内のパターン像が倒立像になるか又は正立像になるかが決定される。投影光学系ＰＬ内の露光光ＥＬの偏光方向は１／２波長板８１の回転量によって決定されるため、主制御系ＭＣが１／２波長板８１の回転量を調整することで、倒立像をウェハＷ上に投影するか、又は正立像をウェハＷ上に投影するかを制御することができる。
【０１１０】
以上の構成の露光装置を用いたウェハＷの露光は、基本的には図４に示すフローチャートに示す手順で行われる。但し、本実施形態では、ウェハＷの移動方向に拘わらずレチクルＲの回転方向を一方向に固定しており、ウェハＷの回転方向を反転する代わりに、投影光学系ＰＬによる倒立像・正立像の切り換えを行っている。このため、図４に示すフローチャートのステップＳ１７の処理を、投影光学系ＰＬによる倒立像・正立像の切り換えと読み替える必要がある。
【０１１１】
具体的には、まず主制御系ＭＣがＹ軸からＺ軸へ向かう向き（−Ｘ方向から＋Ｘ方向を見た場合の時計回り）にレチクルＲを回転させるとともに、ウェハＷ上に倒立像が投影されるよう投影光学系ＰＬを制御する。次に、主制御系ＭＣは、ウェハＷを−Ｙ方向に移動させながら走査方向（Ｙ方向）に配列された１列分のショット領域を連続して露光する。１列分のショット領域の露光を終えると、主制御系ＭＣは、ウェハＷ上に正立像が投影されるよう投影光学系ＰＬを制御するとともに、ウェハＷの移動方向を＋Ｙ方向に設定する。そして、ウェハＷを＋Ｙ方向に移動させながら次の１列分のショット領域を連続して露光する。以上の動作を繰り返して、ウェハＷ上の複数のショット領域を列単位で露光する。また、ここで、レチクルＲの回転方向を一方向に固定するためには、図８に示す露光装置において、第１領域Ｚ１に配置されたパターンＰ１について１８０°反転したパターンを第２領域Ｚ２に配置し、露光ショット列毎に露光に使用する露光光（露光光ＥＬ３又はＥＬ４）、及び、前述した投影光学系（正立像又は倒立像）を切り換えて露光する。
【０１１２】
尚、図２に示す第１実施形態の露光装置、及び図８に示す第２実施形態の露光装置は、高ＮＡの投影光学系ＰＬを用いた場合であってもウェハＷ上に微細なパターンを形成するために、レチクルＲ上の異なる照明領域にそれぞれ偏光状態が異なる露光光を照射するものであった。しかしながら、これらの露光装置において、必ずしも偏光状態の異なる露光光をレチクルＲに照射する必要はなく、偏光状態が同じ露光光ＥＬを照射してもよい。例えば、図２に示す露光装置を例に挙げると、偏光ビームスプリッタ４２ａに代えて光分岐器（例えば、入射する光を強度比１：１に分岐する）を用いるとともに、偏光ビームスプリッタ４７ａに代えて光合波器を用いれば、偏光状態の同じ露光光をレチクルＲ上の異なる照明領域に照射することができるとともに、これらの照明領域を介した露光光を投影光学系ＰＬに入射させてウェハＷ上に投影させることもできる。このように、偏光状態が同じ露光光ＥＬをレチクルＲの異なる照明領域に照射するようにした場合には、第１，第２実施形態でも図１３に示す投影光学系ＰＬを用いることができる。
【０１１３】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図１に示す第１実施形態の露光装置ＥＸとほぼ同様の構成であるが、照明光学系ＩＬＳがレチクルＲを内部から照射する内部照明光学系９０を備える点が異なる。図１４は、筒形状のレチクルＲに露光光ＥＬを照射する内部照明光学系９０を示す斜視図である。図１４に示す通り、内部照明光学系９０は、筒形状のレチクルＲの内部に配置されており、反射ミラー９１、ビームエキスパンダ９２ａ，９２ｂ、及びシリンドリカルレンズ９３ａ，９３ｂを備える。
【０１１４】
本実施形態では照明光学系ＩＬＳから射出される露光光ＥＬは−Ｘ方向に進み、レチクルＲの一方の底部（＋Ｘ側における端部）からレチクルＲの内部に入射する。尚、照明光学系ＩＬＳから射出される露光光ＥＬはスリット状ではなく、例えば円形の断面形状である。反射ミラー９１は楔形状のミラーであり、レチクルＲの内部に入射して−Ｘ方向に進む露光光ＥＸを±Ｚ方向に偏向する。ビームエキスパンダ９２ａ，９２ｂは、反射ミラー９１の下方（−Ｚ方向）及び上方（＋Ｚ方向）にそれぞれに配置されており、反射ミラー９１で偏向されて±Ｚ方向にそれぞれ進む露光光ＥＬを＋Ｘ方向と−Ｘ方向に発散させる。シリンドリカルレンズ９３ａ，９３ｂは、ビームエキスパンダ９２ａの下方及びビームエキスパンダ９２ｂの上方にそれぞれ配置されており、ビームエキスパンダ９２ａ，９２ｂで＋Ｘ方向と−Ｘ方向に発散する露光光ＥＬの形状を、Ｘ方向に延びる線状又は所定の幅を有するスリット状に補正する。
【０１１５】
レチクルＲの一方の底部（＋Ｘ側における端部）からレチクルＲの内部に入射した露光光ＥＬは、反射ミラー９１により±Ｚ方向に偏向された後、ビームエキスパンダ９２ａ，９２ｂで＋Ｘ方向と−Ｘ方向に発散される。そして、シリンドリカルレンズ９３ａ，９３ｂによってその形状がＸ方向に延びる線状又は所定の幅を有するスリット状に補正されてレチクルＲの内側からレチクルＲの側面に照射される。これにより、レチクルＲの最上部ＴＰ及び最下部ＢＴに設定されたスリット状の照明領域が照明される。照明領域を透過した露光光を例えば図２又は図３に示すレチクル個別光学系４１で投影光学系ＰＬに導けば、レチクルＲ上の異なるパターンを同時に二重露光することができる。尚、レチクルＲを内側から照明する内部照明光学系９０は第２実施形態にも適用することができる。
【０１１６】
〔その他の実施形態〕
以上説明した第１〜第６実施形態では、何れもレチクルＲ上の異なる２つの照明領域に露光光ＥＬを照射していたが、レチクルＲ上の露光光ＥＬを照射する照明領域は２つ以上であっても良い。照明領域を２つよりも多くすることで、三重露光、四重露光等の多重露光を同時に実現することができ、これによりスループットを更に向上させることができる。多重露光を実現するには、第１に前述した第１〜第６実施形態の各々で照明領域を増加させる方法、第２に第１〜第６実施形態を組み合わせる方法、第３に使用するレチクルＲの数を増加させる方法が考えられる。
【０１１７】
上記の第１の方法により多重露光を実現する場合には、例えば図２又は図３に示す第１実施形態において、露光用光源ＬＳから射出された露光光の分岐数を増加させることでレチクルＲに露光光を照射する照明領域の数を増加させるとともに、照明領域の増加に合わせてレチクル個別光学系４１が備える反射ミラー等の数を増加させる。上記の第２の方法により多重露光を実現する場合には、例えば第１〜第６実施形態を相互に組み合わせる。例えば、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、筒形状のレチクルＲを反射照明するとともに透過照明することで多重露光を実現する。勿論、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせても良く、第２実施形態と第３実施形態又は第４実施形態とを組み合わせても良い。また、第１，第２実施形態を組み合わせて、レチクルＲの複数の照明領域を反射照明しても良い。更に、これらに第５実施形態を組み合わせても良く、第６実施形態を組み合わせても良い。また、上記の第３の方法により多重露光を実現する場合には、筒形状のレチクルＲを複数設ける。具体的には、例えば第３実施形態で、投影光学系ＰＬの光軸方向に複数のレチクルＲを並べて回転可能に配置するとともに、各々のレチクルＲの最上部ＴＰ及び最下部ＢＴに設定された照明領域を光学的に共役にする。
【０１１８】
尚、以上説明した各実施形態においては、レチクルＲの周上におけるパターンの形成位置を変えることができるアクティブマスクを用いることができる。尚、アクティブマスクとは、一般に、電子マスクである。電子マスクは、例えば液晶やＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）等の非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。
【０１１９】
ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相或いは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystral Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror Device又はDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD：ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。
【０１２０】
また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、又は複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。尚、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ
）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。
【０１２１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、レチクルＲが円筒部材の周上にパターンが形成されたもの、ベルトコンベア式のもの、又は円筒部材の周上におけるパターンを変更することができるアクティブマスクである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、現在使用されている板状のレチクルを用いる場合にも適用することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、レチクルＲが筒形状である場合を例に挙げて説明したが、本発明はレチクルＲの形状が円筒形状や円柱形状等の筒形状に限られる訳ではない。例えば、断面形状が楕円形状の筒又は柱形状、複数の曲面を継ぎ接ぎしてなる形状、又は円錐形状等であってもよい。また、上記実施形態では、筒形状のレチクルＲのパターンを平面状のウェハＷ上に転写する例について説明したが、ウェハＷは必ずしも平面形状である必要はなく、レチクルＲと同様の筒形状であっても良く、更には球形等の任意の形状のものを用いることができる。
【０１２３】
尚、上記実施形態においては、露光用光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源を備えているため、液体Ｌｑとして純水を用いている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウェハＷ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有率が極めて低いため、ウェハＷ表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。また、工場の純水はそのレベル（純水度）が低いことも考えられるので、その場合には露光装置自身が超純水化機構を持つようにしても良い。
【０１２４】
波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、ウェハＷ上では１／ｎ、即ち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、即ち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【０１２５】
尚、液浸露光に用いる光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＦ２レーザ光源を用いることもできる。Ｆ２レーザ光源を用いる場合、液浸露光用の液体としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。また、その他にも、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬやウェハＷ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。
【０１２６】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。尚、本発明は、液浸露光装置に限られる訳ではなく、液浸法を用いない露光装置にも適用可能である。
【０１２７】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【０１２８】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。
【０１２９】
次に、本発明の実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１５は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図１５に示すように、まず、ステップＳ３１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ３３（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【０１３０】
次に、ステップＳ３４（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ３１〜ステップＳ３３で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ３４で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ３５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ３６（検査ステップ）において、ステップＳ３５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１３１】
図１６は、半導体デバイスの場合における、図１５のステップＳ３４の詳細なフローの一例を示す図である。図１６において、ステップＳ４１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ４２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ４３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ４１〜ステップＳ４４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１３２】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ４５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ４６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ４７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ４８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ４９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系を示す側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影光学系ＰＬに導くレチクル個別光学系の他の例を示す側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態で用いられるレチクルＲを示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態による露光方法を示すフローチャートである。
【図６】ウェハＷの平面図の一例を示す図である。
【図７】レチクルＲを介した露光光のウェハＷ上への投影方法の例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態による露光装置ＥＸが備える照明光学系ＩＬＳ及びレチクルＲを介した露光光ＥＬを投影するレチクル個別光学系を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態で用いられるレチクルＲに形成されるパターンの一例を示す展開図である。
【図１０】筒形状のレチクルＲに露光光ＥＬを照射する透過光学系を示す側面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態で用いられるレチクルＲに形成されるパターンの一例を示す展開図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による露光装置で用いられるレチクルＲ及びレチクルＲに露光光ＥＬを照射する透過光学系を示す側面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による露光装置が備える投影光学系ＰＬの構成を示す側面図である。
【図１４】筒形状のレチクルＲに露光光ＥＬを照射する内部照明光学系９０を示す斜視図である。
【図１５】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１６】半導体デバイスの場合における、図１５のステップＳ３４の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１９                    Ｙリニアモータ
６４                    結像光学系
ＥＡ，ＥＡ１，ＥＡ２    露光領域
ＥＬ，ＥＬ１，ＥＬ２    露光光
ＥＸ                    露光装置
ＩＡ１〜ＩＡ６          照明領域
ＩＬＳ                  照明光学系
Ｐ１，Ｐ２              パターン
ＰＬ                    投影光学系
Ｒ                      レチクル
ＲＭ                    レチクル駆動機構
ＳＡ，ＳＡ１〜ＳＡｎ    ショット領域
Ｗ                      ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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